本田PMXA變速器各擋動(dòng)力傳遞分析

文：薛慶文

本田PMXA是一款前輪驅(qū)動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)橫置安裝的10擋自動(dòng)變速器，終端采用了6個(gè)用油元件（3個(gè)離合器和3個(gè)制動(dòng)器），此外還有一個(gè)單向離合器。這個(gè)單向離合器屬于創(chuàng)新型選擇性單向離合器：既可以單向約束行星齒輪組的元件，也可以雙向約束，也就是說(shuō)可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器功能。這些終端元件共同控制著4組單級(jí)單排行星齒輪組，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力擋位11個(gè)（10個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒擋）。

該變速器的每一個(gè)動(dòng)力擋位都需要3個(gè)終端元件參與控制行星排來(lái)實(shí)現(xiàn)，相鄰2個(gè)擋位的切換只需要2個(gè)元件交替參與即可（一個(gè)接合一個(gè)釋放）。各個(gè)換擋終端元件工作如表1所示。

需要說(shuō)明的是，單向離合器F僅在1擋和R擋中參與，而在其他擋位時(shí)處于滑轉(zhuǎn)狀態(tài)。但是當(dāng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，F(xiàn)會(huì)變成了制動(dòng)器。本田PMXA變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 本田PMXA變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

（1）R擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器換入倒擋時(shí)，參與的元件有C3離合器、B2制動(dòng)器以及F單向離合器。發(fā)動(dòng)機(jī)到變速器輸入軸的動(dòng)力分為2路，一路是直接傳遞到第2排的太陽(yáng)輪上，另一路是經(jīng)過(guò)C3離合器的結(jié)合傳遞至第1排的齒圈上。

表1 本田PMXA變速器終端（執(zhí)行）元件工作表

C3離合器將輸入軸動(dòng)力傳遞到第1排的齒圈上，B2制動(dòng)器工作后將第1排的太陽(yáng)輪固定，此時(shí)根據(jù)單級(jí)單排齒輪傳遞規(guī)律，齒圈輸入、太陽(yáng)輪固定，行星架則減速順向輸出。由于第1排行星架與第2排行星架剛性連接，因此順向減速輸出的動(dòng)力流又傳遞至第2排的行星架上。而輸入軸本身的動(dòng)力直接傳遞到第2排太陽(yáng)輪上，因此第2排當(dāng)中就出現(xiàn)了太陽(yáng)輪和行星架共同輸入動(dòng)力的結(jié)果。

由于太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速即為輸入軸轉(zhuǎn)速且快于行星架，即太陽(yáng)輪和行星架之間存在轉(zhuǎn)速差，因此第2排齒圈仍然是順向減速輸出（行星架的轉(zhuǎn)速低于太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速，屬于減速傳動(dòng)；如行星架轉(zhuǎn)速高于太陽(yáng)輪速度，則屬于超速傳動(dòng)；如行星架轉(zhuǎn)速等于太陽(yáng)輪速度，則屬于1:1的直接擋）。當(dāng)?shù)?排齒圈的輸出動(dòng)力傳遞至第3排太陽(yáng)輪（第2排齒圈與第3排太陽(yáng)輪剛性連接）時(shí)，相當(dāng)于動(dòng)力輸入元件。在第3排中，由于行星架被F單向離合器鎖死（固定?。虼司蜁?huì)出現(xiàn)太陽(yáng)輪順向輸入、行星架固定、齒圈減速反向輸出的結(jié)果，從而完成整個(gè)倒擋動(dòng)力傳遞過(guò)程。R擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 R擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

（2）1擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器執(zhí)行1擋時(shí)，參與的元件有B1制動(dòng)器、B2制動(dòng)器以及F單向離合器，發(fā)動(dòng)機(jī)到變速器輸入軸的動(dòng)力是直接傳遞到第2排的太陽(yáng)輪上。幾個(gè)行星排的關(guān)系如下：B2制動(dòng)器工作后將第1排太陽(yáng)輪固定，B1制動(dòng)器工作后直接將第4排太陽(yáng)輪固定，而F單向離合器又同時(shí)將第4排和第3排的行星架固定，這樣第4排的齒圈也就被固定了。由于第4排的齒圈又與第1排行星架和第2排行星架剛性連接，因此這些元件也相當(dāng)于被固定住。

此時(shí)再來(lái)看第2排行星齒輪組：輸入軸動(dòng)力直接傳遞至太陽(yáng)輪上，行星架固定，齒圈則減速反向輸出。由于第2排齒圈又和第3排太陽(yáng)輪之間剛性連接，所以第3排行星齒輪組就出現(xiàn)：太陽(yáng)輪反向輸入，行星架被F單向離合器固定，齒圈順向減速輸出形成1擋傳動(dòng)比（2次大速比減速的結(jié)果）。1擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖3所示。

圖3 1擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

（3）2擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器執(zhí)行2擋時(shí)，F(xiàn)單向離合器停止工作，取而代之的是C2離合器參與工作，C2離合器工作后將第1排的太陽(yáng)輪和第2排的齒圈連接在一起，包括第3排的太陽(yáng)輪也是一樣。于是就出現(xiàn)B2和C2共同工作后，第2排齒圈被固定住，當(dāng)然同時(shí)被固定的元件還有第1排的太陽(yáng)輪和第2排的太陽(yáng)輪。第2排行星齒輪組中就出現(xiàn)：太陽(yáng)輪輸入、齒圈固定，行星架順向減速輸出。

由于各元件的連接關(guān)系所致，第2排的減速輸出動(dòng)力便又傳遞至第4排的齒圈上，因此在第4排中出現(xiàn)齒圈輸入、太陽(yáng)輪固定（B1制動(dòng)器工作）、行星架順向減速輸出的傳動(dòng)過(guò)程。第4排行星架又與第3排行星架剛性連接，因此第4排減速輸出的動(dòng)力將傳遞至第3排行星架上。而第3排太陽(yáng)輪早已被固定住，因此就出現(xiàn)行星架主動(dòng)、太陽(yáng)輪固定、齒圈順向超速輸出的結(jié)果。

但由于在第2排和第4排當(dāng)中已經(jīng)形成2次減速過(guò)程，所以即便在第3排出現(xiàn)一次增速過(guò)程，但最終還是減速輸出的傳動(dòng)過(guò)程，形成2擋傳動(dòng)比。2擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖4所示。

圖4 2擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

（4）3擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器執(zhí)行3擋時(shí)，C2離合器停止工作，取而代之的是C3離合器參與工作。C3離合器工作后，直接把輸入軸動(dòng)力傳遞至第1排的齒圈上。由于B2制動(dòng)器工作將第1排太陽(yáng)輪固定住，因此第1排行星架就出現(xiàn)了順向減速輸出的結(jié)果。而第1排的行星架與第2排的行星架以及第4排的齒圈剛性連接，所以第1排行星架減速輸出的動(dòng)力又同時(shí)傳遞至第2排的行星架及第4排的齒圈上。

在第2排行星齒輪組中，輸入軸的動(dòng)力直接傳遞至太陽(yáng)輪上，同時(shí)第1排行星架的減速輸出動(dòng)力又傳遞到第2排的行星架上，因此在第2排就出現(xiàn)了2個(gè)元件同方向不同速度的輸入結(jié)果。

太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速是輸入軸的，行星架的轉(zhuǎn)速是低于輸入軸轉(zhuǎn)速且來(lái)自第1排行星架的減速輸出轉(zhuǎn)速，這樣最終第2排的齒圈就會(huì)以低于輸入軸轉(zhuǎn)速順向減速輸出（行星架轉(zhuǎn)速與太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速相同屬于1:1傳遞，行星架轉(zhuǎn)速高于太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速是超速傳動(dòng)）。第2排齒圈的減速輸出動(dòng)力又傳遞至第3排的太陽(yáng)輪上。在第4排行星齒輪組中，來(lái)自第1排行星架減速輸出的動(dòng)力傳遞至齒圈上，B1制動(dòng)器工作將太陽(yáng)輪固定，所以第4排就出現(xiàn)齒圈輸入、太陽(yáng)輪固定、行星架順向減速輸出的結(jié)果。

由于第4排行星架與第3排行星架剛性連接，所以順向減速輸出的動(dòng)力流又傳遞至第3排的行星架上。因此第3排就出現(xiàn)太陽(yáng)輪以低于輸入軸轉(zhuǎn)速輸入，行星架也以低于輸入軸轉(zhuǎn)速輸入的結(jié)果。由于第3排太陽(yáng)輪與行星架之間還存在著一定的轉(zhuǎn)速差，因此最終第3排的齒圈仍然還是以低于輸入軸轉(zhuǎn)速完成3擋的動(dòng)力傳遞過(guò)程。3擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖5所示。

圖5 3擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

（5）4擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器執(zhí)行4擋時(shí)，B2制動(dòng)器停止工作，取而代之的是C2離合器再次參與工作。開始時(shí)由于C2離合器的再次工作，所以初期是把原來(lái)3擋時(shí)的第3排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速直接連接到第1排的太陽(yáng)輪上。

在3擋時(shí)第1排太陽(yáng)輪是被B2制動(dòng)器固定住，而此時(shí)B2制動(dòng)器停止工作后，在第1排當(dāng)中就出現(xiàn)了齒圈以輸入軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行輸入動(dòng)力，同時(shí)C2離合器的參與讓第一排的太陽(yáng)輪也跟著一起形成輸入元件。

由于第1排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速一定是低于齒圈轉(zhuǎn)速的，因此第1排行星架依然還是順向減速輸出。但此時(shí)行星架的轉(zhuǎn)速要比3擋時(shí)太陽(yáng)輪被B2制動(dòng)器固定住時(shí)轉(zhuǎn)速要快，這樣第1排加速后動(dòng)力流又傳遞至第4排的齒圈上。因此在第4排行星齒輪組中，B1制動(dòng)器仍將太陽(yáng)輪固定，由于齒圈有增速過(guò)程，所以第4排行星架雖然還是減速輸出，但也相應(yīng)地提升了一定的轉(zhuǎn)速，且將這個(gè)提升的轉(zhuǎn)速傳遞到第3排的行星架上。

在第3排行星齒輪組中，雖然行星架轉(zhuǎn)速得以提升，但仍然還是低于太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速，所以第3排的齒圈仍然還是減速輸出過(guò)程，只不過(guò)轉(zhuǎn)速的變化主要來(lái)自C2離合器的工作。讓第1排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)起來(lái)，目的是讓第1排行星架輸出轉(zhuǎn)速得到提升，并將提升后的轉(zhuǎn)速動(dòng)力傳遞至第4排后再傳遞第3排，完成4擋減速動(dòng)力傳動(dòng)。4擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖6所示。

（6）5擋動(dòng)力傳遞分析

圖6 4擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

當(dāng)變速器執(zhí)行5擋時(shí)，C2離合器停止工作，取而代之的是C1離合器參與工作。C1離合器工作后，直接將輸入軸動(dòng)力傳遞至第4排行星架和第3排行星架上，因此在第4排就出現(xiàn)行星架以輸入軸轉(zhuǎn)速輸入、B1制動(dòng)器將太陽(yáng)輪固定，而齒圈則形成順向超速輸出的結(jié)果。同時(shí)，第4排齒圈超速輸出的動(dòng)力又傳遞至第2排的行星架上，而第2排的太陽(yáng)輪又是以輸入軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行動(dòng)力輸入，因此第2排的齒圈就會(huì)以超速轉(zhuǎn)速進(jìn)行輸出（太陽(yáng)輪等于輸入軸轉(zhuǎn)速、行星架高于輸入軸轉(zhuǎn)速）。

這個(gè)超速輸出的動(dòng)力最終又傳遞到第3排的太陽(yáng)輪上，在第3排行星齒輪組中，行星架的轉(zhuǎn)速是輸入軸轉(zhuǎn)速，太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速是高于輸入軸轉(zhuǎn)速，最終導(dǎo)致齒圈以低于輸入軸轉(zhuǎn)速順向輸出形成5擋傳動(dòng)比。

那為什么是減速輸出呢？原因在于第3排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速，如果太陽(yáng)輪被固定、行星架以輸入軸轉(zhuǎn)速輸入的話，那么齒圈一定是超速輸出。如果太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速與行星架轉(zhuǎn)速相同的話，那么齒圈則也是以相同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行1:1的動(dòng)力輸出。所以太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速越快，反而會(huì)使齒圈輸出轉(zhuǎn)速降低，只要太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速低于行星架轉(zhuǎn)速，那么齒圈就會(huì)超速輸出；只要太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速高于行星架轉(zhuǎn)速，那么齒圈就會(huì)減速輸出。5擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖7所示。

圖7 5擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

（7）6擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器執(zhí)行6擋時(shí)，B1制動(dòng)器停止工作，取而代之的是C2離合器再次參與工作。C3離合器工作將輸入軸動(dòng)力直接傳遞至第1排齒圈上，同時(shí)輸入軸動(dòng)力還直接傳遞至第2排太陽(yáng)輪上。由于C2離合器的工作，所以C2又將第1排的太陽(yáng)輪和第2排的齒圈連接在一起，第1排行星架和第2排行星架就形成剛性連接狀態(tài)。所以只要C2和C3同時(shí)參與工作，第1排和第2排就形成一個(gè)整體，完成的是1:1的傳動(dòng)過(guò)程。

又因?yàn)榈?排行星架和第2排行星架與第4排齒圈剛性連接，第2排齒圈和第3排太陽(yáng)輪也是剛性連接。另外第3排行星架又與第4排行星架剛性連接，同時(shí)C1離合器的工作直接將輸入軸動(dòng)力傳遞至第4排和第3排的行星架上，因此最終導(dǎo)致所有行星排全部變成一個(gè)整體，形成1:1的直接擋（6擋）。6擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖8所示。

圖8 6擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

（8）7擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器執(zhí)行7擋時(shí)，C2離合器停止工作，取而代之的是B2制動(dòng)器再次參與工作。B2制動(dòng)器工作后將第1排的太陽(yáng)輪固定住，C3離合器繼續(xù)工作將輸入軸動(dòng)力直接傳遞至第1排齒圈上，這樣在第1排就出現(xiàn)齒圈輸入、太陽(yáng)輪固定、行星架順向減速輸出的結(jié)果。這個(gè)減速輸出的動(dòng)力又傳遞給第2排行星架上，由于第2排太陽(yáng)輪是輸入軸直接輸入的動(dòng)力，所以在第2排當(dāng)中就出現(xiàn)太陽(yáng)輪以輸入軸轉(zhuǎn)速輸入、行星架以低于輸入軸轉(zhuǎn)速輸入，因此齒圈就會(huì)以低于輸入軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行輸出。

第2排齒圈減速輸出的動(dòng)力又傳遞至第3排的太陽(yáng)輪上，而C1離合器的工作直接將輸入軸動(dòng)力傳遞至第3排行星架上，這樣在第3排就出現(xiàn)行星架以輸入軸轉(zhuǎn)速輸入、太陽(yáng)輪以低于輸入軸轉(zhuǎn)速輸入，因此就會(huì)導(dǎo)致齒圈以高于輸入軸轉(zhuǎn)速順向超速輸出，形成7擋超速傳動(dòng)比。超速傳動(dòng)的原因在于第3排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速是低于行星架（輸入軸）轉(zhuǎn)速的。7擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖9所示。

圖9 7擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

（9）8擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器執(zhí)行8擋時(shí)，C3離合器停止工作，取而代之的是C2離合器再次參與工作。此時(shí)直接看第3排行星齒輪組：B2制動(dòng)器和C2離合器同時(shí)工作后，將第3排的太陽(yáng)輪固定住，C1離合器的工作將輸入軸動(dòng)力直接傳遞至第3排行星架上，因此在第3排就出現(xiàn)行星架主動(dòng)、太陽(yáng)輪固定、齒圈超速輸出形成8擋超速傳動(dòng)的過(guò)程。8擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖10所示。

圖10 8擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

（10）9擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器執(zhí)行9擋時(shí)，C2離合器停止工作，取而代之的是B3制動(dòng)器參與工作。B3制動(dòng)器工作后將第1排齒圈固定，而B2制動(dòng)器工作又將第1排太陽(yáng)輪固定，所以第1排的行星架也就相當(dāng)于被固定了。同樣第2排的行星架也被固定，這樣在第2排就出現(xiàn)輸入軸動(dòng)力直接傳遞至太陽(yáng)輪上、行星架固定、齒圈則反向減速輸出的結(jié)果。

這個(gè)反向減速輸出的動(dòng)力經(jīng)第2排齒圈傳遞至第3排太陽(yáng)輪上，同時(shí)C1離合器工作又將輸入軸動(dòng)力直接傳遞至第3排行星架上，這樣就會(huì)導(dǎo)致第3排齒圈更加飛速地順向超速輸出。原因是太陽(yáng)輪如果被固定而行星架輸入，齒圈又是一種超速輸出的結(jié)果（8擋），那么在行星架輸入轉(zhuǎn)速不變的前提下，如果讓太陽(yáng)輪實(shí)現(xiàn)反方向旋轉(zhuǎn)，齒圈的超速轉(zhuǎn)速將會(huì)更快一些。9擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖11所示。

圖11 9擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖

（11）10擋動(dòng)力傳遞分析

當(dāng)變速器執(zhí)行10擋時(shí)，B2制動(dòng)器停止工作，取而代之的是C2離合器再次參與工作。此時(shí)B3制動(dòng)器工作，依然將第1排齒圈牢牢固定住。C2離合器參與工作開始時(shí)，將第2排齒圈和第3排太陽(yáng)輪反向減速動(dòng)力傳遞至第1排的太陽(yáng)輪上。這樣對(duì)于第1排來(lái)說(shuō)，由于齒圈被B3固定，所以就出現(xiàn)行星架反向減速輸出的過(guò)程。

當(dāng)?shù)?排的行星架反向減速，動(dòng)力傳遞到第2排行星架時(shí)，由于第2排太陽(yáng)輪傳遞的是輸入軸動(dòng)力，所以第2排齒圈反向轉(zhuǎn)速有所遞增。這個(gè)反向遞增轉(zhuǎn)速又直接傳遞至第3排的太陽(yáng)輪上。C1離合器工作依然傳遞的是輸入軸動(dòng)力到第3排行星架，由于第3排太陽(yáng)輪的反向轉(zhuǎn)速比9擋時(shí)還要快一些，因此對(duì)于第3排齒圈來(lái)說(shuō)，又是一個(gè)加速度過(guò)程，最終完成,10擋的動(dòng)力傳遞過(guò)程。10擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖如圖12所示。

圖12 10擋動(dòng)力傳遞簡(jiǎn)圖